Driver per LED: tipologie, caratteristiche e criteri di selezione dei dispositivi

La garanzia di luminosità, efficienza e durata delle sorgenti LED è l'alimentazione corretta, che può essere fornita da speciali dispositivi elettronici - driver per LED. Convertono la tensione CA nella rete 220 V in una tensione CC di un determinato valore. Per capire quale funzione svolgono i convertitori e cosa cercare nella loro scelta, l'analisi dei principali tipi e caratteristiche dei dispositivi aiuterà.

Scopo dei driver LED per LED

La funzione principale del driver LED è fornire una corrente stabilizzata attraverso il dispositivo LED. Il valore della corrente che scorre attraverso il cristallo semiconduttore deve corrispondere ai parametri del passaporto del LED. Ciò garantirà la stabilità della luminescenza del cristallo e aiuterà a evitare il suo degrado prematuro. Inoltre, ad una data corrente, la caduta di tensione corrisponderà al valore richiesto per la giunzione p-n. È possibile rilevare la tensione di alimentazione corrispondente del LED utilizzando la caratteristica corrente-tensione.

Quando si illuminano locali residenziali e uffici con lampade e apparecchi di illuminazione a LED, vengono utilizzati driver, alimentati da una rete a 220 V CA. L'illuminazione automobilistica (fari, luci di marcia diurna, ecc.), I fari delle biciclette, le lampade portatili utilizzano sorgenti di alimentazione CC comprese tra 9 e 36 V. Alcuni LED a bassa potenza possono essere collegati senza driver, ma è necessario aggiungere un resistore al circuito di commutazione LED nella rete a 220 volt.

La tensione del driver in uscita è indicata nell'intervallo di due valori finali, tra i quali è assicurato un funzionamento stabile. Esistono adattatori con un intervallo da 3V a diverse dozzine. Per alimentare un circuito di 3 LED bianchi collegati in serie, ciascuno dei quali ha una potenza di 1 W, è necessario un driver con valori di uscita U - 9-12 V, I - 350 mA. La caduta di tensione per ogni cristallo sarà di circa 3,3 V, per un totale di 9,9 V, che sarà nel raggio d'azione del driver.

Caratteristiche di base dei convertitori

Prima di acquistare un driver per LED, dovresti familiarizzare con le caratteristiche di base dei dispositivi.Questi includono tensione di uscita, corrente nominale e potenza. La tensione di uscita del convertitore dipende dalla caduta di tensione attraverso la sorgente LED, nonché dal metodo di connessione e dal numero di LED nel circuito. La corrente dipende dalla potenza e dalla luminosità dei diodi emittenti. Il conducente deve fornire ai LED la corrente necessaria per mantenere la luminosità richiesta.

Una delle caratteristiche importanti del driver è la potenza che il dispositivo fornisce come carico. La scelta della potenza del driver è influenzata dalla potenza di ciascun dispositivo LED, dal numero totale e dal colore dei LED. L'algoritmo per il calcolo della potenza è che la potenza massima del dispositivo non deve essere inferiore al consumo di tutti i LED:

P = P (led) × n,

dove P (led) è la potenza di una singola sorgente LED e n è il numero di LED.

Inoltre, deve essere soddisfatto un prerequisito in base al quale sarebbe garantita una riserva di carica del 25-30%. Pertanto, il valore della potenza massima non deve essere inferiore al valore (1,3 x P).

Occorre tenere conto anche delle caratteristiche cromatiche dei LED. Dopotutto, cristalli semiconduttori di diversi colori hanno quantità diverse di caduta di tensione quando una corrente della stessa intensità li attraversa. Quindi la caduta di tensione di un LED rosso a una corrente di 350 mA è 1,9-2,4 V, quindi il valore medio della sua potenza sarà 0,75 W. Per l'analogo verde, la caduta di tensione è compresa tra 3,3 e 3,9 V e alla stessa corrente la potenza sarà già di 1,25 W. Ciò significa che al driver per LED 12V possono essere collegate 16 sorgenti LED rossi o 9 verdi.

Consiglio utile! Quando si sceglie un driver per LED, gli esperti consigliano di non trascurare il valore di potenza massima del dispositivo.

Quali sono i driver per i LED in base al tipo di dispositivo

I driver per i LED sono classificati in base al tipo di dispositivo in lineare e a impulsi. La struttura e il circuito tipico di un driver LED di tipo lineare è un generatore di corrente a transistor a canale p. Tali dispositivi forniscono una stabilizzazione della corrente regolare in condizioni di tensione instabile sul canale di ingresso. Sono dispositivi semplici ed economici, ma hanno una bassa efficienza, generano molto calore durante il funzionamento e non possono essere utilizzati come driver per LED ad alta potenza.

I dispositivi a impulsi creano una serie di impulsi ad alta frequenza nel canale di uscita. Il loro lavoro si basa sul principio del PWM (modulazione della larghezza di impulso), quando il valore medio della corrente di uscita è determinato dal duty cycle, ad es. il rapporto tra la durata dell'impulso e il numero delle sue ripetizioni. La variazione del valore della corrente di uscita media si verifica a causa del fatto che la frequenza degli impulsi rimane invariata e il ciclo di lavoro varia dal 10 all'80%.

Grazie alla loro elevata efficienza di conversione (fino al 95%) e alla compattezza dei dispositivi, sono ampiamente utilizzati per strutture LED portatili. Inoltre, l'efficienza dei dispositivi ha un effetto positivo sulla durata del funzionamento dei dispositivi di alimentazione autonomi. I convertitori di tipo a impulsi sono di dimensioni compatte e presentano un'ampia gamma di tensioni di ingresso. Lo svantaggio di questi dispositivi è l'alto livello di interferenza elettromagnetica.

Consiglio utile! Il driver LED dovrebbe essere acquistato nella fase di scelta delle sorgenti LED, avendo precedentemente deciso il circuito LED da 220 volt.

Prima di scegliere un driver per LED, è necessario conoscere le condizioni per il suo funzionamento e la posizione dei dispositivi LED. I driver a larghezza di impulso, che si basano su un singolo microcircuito, hanno dimensioni miniaturizzate e sono progettati per essere alimentati da fonti autonome a bassa tensione.Le principali applicazioni di questi dispositivi sono la messa a punto dell'auto e l'illuminazione a LED. Tuttavia, a causa dell'uso di un circuito elettronico semplificato, la qualità di tali convertitori è leggermente inferiore.

Driver LED dimmerabili

I moderni driver LED sono compatibili con i dispositivi dimmer a semiconduttore. L'utilizzo di driver dimmerabili consente di controllare il livello di illuminazione nelle stanze: per ridurre l'intensità del bagliore durante il giorno, per enfatizzare o nascondere i singoli elementi all'interno, per dividere lo spazio. Ciò, a sua volta, consente non solo di utilizzare razionalmente l'elettricità, ma anche di risparmiare la risorsa della sorgente luminosa a LED.

I driver dimmerabili sono di due tipi. Alcuni sono collegati tra l'alimentatore e le sorgenti LED. Questi dispositivi controllano l'energia dall'alimentazione ai LED. Tali dispositivi si basano sul controllo PWM, in cui l'energia viene fornita al carico sotto forma di impulsi. La durata dell'impulso determina la quantità di energia dal valore minimo a quello massimo. Driver di questo tipo vengono utilizzati principalmente per moduli LED a tensione fissa, come strisce LED, linee striscianti, ecc.

I convertitori dimmerabili del secondo tipo controllano direttamente l'alimentazione. Il loro principio di funzionamento è sia nella regolazione PWM che nel controllo della quantità di corrente che scorre attraverso i LED. I driver dimmerabili di questo tipo vengono utilizzati per apparecchi LED a corrente costante. Va notato che quando si controllano i LED tramite il controllo PWM, si osservano effetti che influenzano negativamente la vista.

Confrontando questi due metodi di controllo, vale la pena notare che quando si regola la quantità di corrente attraverso le sorgenti LED, si osserva non solo un cambiamento nella luminosità del bagliore, ma anche un cambiamento nel colore del bagliore. Quindi, i LED bianchi emettono una luce giallastra a una corrente inferiore e, quando ingranditi, si illuminano di blu. Quando i LED sono controllati dal controllo PWM, si osservano effetti negativi sulla visione e un alto livello di interferenza elettromagnetica. A questo proposito, il controllo PWM viene utilizzato raramente in contrasto con il controllo corrente.

Circuiti driver per LED

Molti produttori producono microcircuiti driver per LED che consentono alimentatori da sottotensione. Tutti i driver esistenti sono suddivisi in quelli semplici realizzati sulla base di 1-3 transistor e quelli più complessi utilizzando microcircuiti speciali con modulazione di larghezza di impulso.

ON Semiconductor offre un'ampia varietà di circuiti integrati come base di driver. Si distinguono per costi ragionevoli, eccellente efficienza di conversione, economia e basso livello di impulsi elettromagnetici. Il produttore ha presentato un driver a impulsi UC3845 con una corrente di uscita fino a 1A. Su un tale microcircuito, è possibile implementare un circuito driver per un LED da 10 W.

I componenti elettronici HV9910 (Supertex) sono circuiti integrati per driver popolari grazie alla loro semplice risoluzione del circuito e al prezzo basso. Ha un regolatore di tensione integrato e cavi per il controllo della regolazione, oltre a un'uscita per la programmazione della frequenza di commutazione. Il valore della corrente di uscita è fino a 0,01 A. È possibile implementare un semplice driver per LED su questo microcircuito.

Basato sul microcircuito UCC28810 (prodotto da Texas Instruments), è possibile creare un circuito driver per LED ad alta potenza. In un tale circuito driver LED, è possibile creare una tensione di uscita di 70-85 V per moduli LED costituiti da 28 sorgenti LED con una corrente di 3 A.

Consiglio utile! Se hai intenzione di acquistare LED super luminosi da 10 W, puoi utilizzare un driver a impulsi sul chip UCC28810 per i loro progetti.

Clare offre un semplice driver di tipo a impulsi basato sul chip CPC 9909. Include un controller del convertitore alloggiato in un pacchetto compatto. Grazie allo stabilizzatore di tensione integrato, il convertitore può essere alimentato da una tensione di 8-550 V. Il microcircuito CPC 9909 consente al driver di operare in un'ampia gamma di condizioni di temperatura da -50 a 80 ° C.

Come scegliere un driver per LED

Esiste una vasta gamma di driver LED sul mercato di diversi produttori. Molti di loro, soprattutto quelli prodotti in Cina, hanno un prezzo contenuto. Tuttavia, l'acquisto di tali dispositivi non è sempre redditizio, poiché la maggior parte di essi non soddisfa le caratteristiche dichiarate. Inoltre, tali driver non sono accompagnati da una garanzia e, se viene riscontrato un difetto, non possono essere restituiti o sostituiti con altri di alta qualità.

Quindi c'è la possibilità di acquistare un driver, la cui potenza dichiarata è di 50 W. Tuttavia, in realtà, si scopre che questa caratteristica ha un carattere variabile e questa potenza è solo a breve termine. In realtà, un dispositivo del genere funzionerà come un driver LED da 30W o un massimo di 40W. Potrebbe anche risultare che il riempimento mancherà di alcuni dei componenti responsabili del funzionamento stabile del conducente. Inoltre, possono essere utilizzati componenti di bassa qualità e con una breve durata, che è essenzialmente un difetto.

Al momento dell'acquisto è necessario prestare attenzione all'indicazione della marca del prodotto. Un prodotto di qualità indicherà sicuramente il produttore che fornirà una garanzia e sarà pronto a farsi carico dei suoi prodotti. Va notato che la durata della vita dei driver di produttori affidabili sarà molto più lunga. Di seguito è riportato il tempo di esecuzione approssimativo dei driver, a seconda del produttore:

• autista di produttori dubbi - non più di 20 mila ore;
• dispositivi di media qualità - circa 50 mila ore;
• un convertitore di un produttore affidabile che utilizza componenti di qualità - oltre 70 mila ore.

Consiglio utile! La qualità del driver LED dipende da te. Tuttavia, va notato che è particolarmente importante acquistare un convertitore proprietario quando si tratta di utilizzarlo per proiettori a LED e lampade ad alta potenza.

Calcolo dei driver per LED

Per determinare la tensione all'uscita di un driver LED, è necessario calcolare il rapporto tra potenza (W) e corrente (A). Ad esempio, il driver ha le seguenti caratteristiche: potenza 3 W e corrente 0,3 A. Il rapporto calcolato è 10V. Quindi, questo sarà il valore massimo della tensione di uscita di questo convertitore.

Articolo correlato:

Se è necessario collegare 3 sorgenti LED, la corrente di ciascuna delle quali è di 0,3 mA con una tensione di alimentazione di 3 V. Collegando uno dei dispositivi al driver LED, la tensione di uscita sarà 3V e una corrente di 0,3 A. Dopo aver raccolto due sorgenti LED in serie, la tensione di uscita sarà 6V e una corrente di 0,3 A. Aggiungendo un terzo LED alla catena seriale, otteniamo 9V e 0,3 A. Se collegati in parallelo, 0,3 A saranno equamente distribuiti tra i LED a 0,1 A. Collegando i LED a un dispositivo da 0,3 A con un valore di corrente di 0,7, otterranno solo 0,3 A.

Questo è l'algoritmo per il funzionamento dei driver LED. Forniscono la quantità di corrente per cui sono progettati. Il modo di collegare i dispositivi LED in questo caso non ha importanza.Esistono modelli di driver che presumono un numero qualsiasi di LED ad essi collegati. Ma poi c'è una limitazione sulla potenza delle sorgenti LED: non dovrebbe superare la potenza del driver stesso. Sono disponibili driver per un certo numero di LED collegati, a cui è consentito un numero inferiore di LED. Ma tali driver hanno una bassa efficienza, a differenza dei dispositivi progettati per un numero specifico di dispositivi LED.

Va notato che i driver progettati per un numero fisso di diodi emittenti sono protetti contro le situazioni di emergenza. Tali convertitori non funzionano correttamente se sono collegati meno LED: lampeggeranno o non si accenderanno affatto. Pertanto, se si collega una tensione al driver senza un carico corrispondente, sarà instabile.

Dove acquistare driver LED

È possibile acquistare un driver LED presso punti specializzati che vendono componenti radio. Inoltre, è molto più conveniente conoscere i prodotti e ordinare il prodotto necessario utilizzando i cataloghi dei siti pertinenti. Inoltre, i negozi online possono acquistare non solo convertitori, ma anche dispositivi di illuminazione a LED e prodotti correlati: Riserve energetiche, dispositivi di controllo, strumenti di connessione, componenti elettronici per riparare e assemblare un driver per LED con le proprie mani.

Le aziende di vendita hanno presentato un vasto assortimento di driver LED, le cui caratteristiche tecniche e prezzi sono visibili nei listini prezzi. Di norma, i prezzi dei prodotti sono indicativi e vengono specificati al momento dell'ordine da un project manager. La gamma comprende convertitori di varie potenze e gradi di protezione, utilizzati per l'illuminazione da esterni e da interni, nonché per l'illuminazione e il tuning delle auto.

Quando si sceglie un driver, è necessario tenere conto delle condizioni di utilizzo e del consumo energetico della struttura LED. Pertanto, è necessario acquistare un driver prima di acquistare i LED. Quindi, prima di acquistare un driver per LED a 12 volt, è necessario tenere presente che dovrebbe avere una riserva di carica di circa il 25-30%. Ciò è necessario per ridurre il rischio di danneggiamento o completo guasto del dispositivo in caso di cortocircuito o caduta di tensione nella rete. Il costo del convertitore dipende dal numero di dispositivi acquistati, dalla forma di pagamento e dai tempi di consegna.

La tabella mostra i parametri e le dimensioni principali degli stabilizzatori di tensione a 12 volt per LED con l'indicazione del loro prezzo approssimativo:

Modifica LD DC / AC 12 V.	Dimensioni, mm (h / w / d)	Corrente di uscita, A	Potenza, W.	prezzo, strofinare.
1x1W 3-4VDC 0.3A MR11	8/25/12	0,3	1x1	73
3x1W 9-12VDC 0,3A MR11	8/25/12	0,3	3x1	114
3x1W 9-12VDC 0,3A MR16	12/28/18	0,3	3x1	35
5-7x1W 15-24VDC 0,3A	12/14/14	0,3	5-7x1	80
10W 21-40V 0,3A AR111	21/30	0,3	10	338
12W 21-40V 0,3A AR11	18/30/22	0,3	12	321
3x2W 9-12VDC 0.4A MR16	12/28/18	0,4	3x2	18
3x2W 9-12VDC 0,45A	12/14/14	0,45	3x2	54

 

Realizzare driver per LED con le tue mani

Utilizzando microcircuiti già pronti, i radioamatori possono assemblare autonomamente driver per LED di varie potenze. Per fare ciò, devi essere in grado di leggere gli schemi elettrici e avere abilità nel lavorare con un saldatore. Ad esempio, puoi considerare diverse opzioni per driver LED fai-da-te per LED.

Il circuito di pilotaggio per il LED 3W può essere implementato sulla base del chip cinese PowTech PT4115. Il microcircuito può essere utilizzato per alimentare dispositivi LED oltre 1W e include unità di controllo che hanno un transistor sufficientemente potente in uscita. Il driver basato su PT4115 è altamente efficiente e ha un numero minimo di componenti di reggiatura.

Panoramica PT4115 e parametri tecnici dei suoi componenti:

• funzione di controllo della luminosità (oscuramento);
• tensione di ingresso - 6-30 V;
• valore della corrente di uscita - 1,2 A;
• deviazione di stabilizzazione corrente fino al 5%;
• protezione contro la rottura del carico;
• la presenza di conclusioni per l'oscuramento;
• efficienza - fino al 97%.

Il microcircuito ha le seguenti conclusioni:

• per l'interruttore di uscita - SW;
• per la sezione segnale e alimentazione del circuito - GND;
• per il controllo della luminosità - DIM;
• sensore di corrente in ingresso - CSN;
• tensione di alimentazione - VIN;

Circuito driver LED fai-da-te basato su PT4115

I circuiti driver per l'alimentazione di dispositivi LED con potenza dissipativa di 3 W possono essere realizzati in due versioni. Il primo presuppone la presenza di una fonte di alimentazione con una tensione da 6 a 30V. In un altro schema, l'alimentazione è fornita da una sorgente di corrente alternata con una tensione da 12 a 18 V. In questo caso, nel circuito viene introdotto un ponte a diodi, all'uscita del quale è installato un condensatore. Aiuta ad appianare le fluttuazioni di tensione, la sua capacità è di 1000 μF.

Per il primo e il secondo circuito, il condensatore (CIN) è di particolare importanza: questo componente è progettato per ridurre il ripple e compensare l'energia accumulata dall'induttore quando il transistor MOP è spento. In assenza di un condensatore, tutta l'energia di induttanza attraverso il diodo a semiconduttore DShB (D) andrà al terminale della tensione di alimentazione (VIN) e causerà un guasto del microcircuito relativo all'alimentazione.

Consiglio utile! Va tenuto presente che il collegamento del driver LED in assenza di un condensatore di ingresso non è consentito.

Dato il numero e quanto consumano i LED, viene calcolata l'induttanza (L). Nel circuito del driver LED, dovrebbe essere selezionata l'induttanza, il cui valore è 68-220 μH. Ciò è evidenziato dai dati della documentazione tecnica. È possibile ammettere un leggero aumento del valore di L, ma si deve tenere conto che quindi l'efficienza del circuito nel suo complesso diminuirà.

Non appena viene applicata la tensione, la quantità di corrente che passa attraverso il resistore RS (funziona come un sensore di corrente) e L sarà zero. Inoltre, il comparatore CS analizza i livelli di potenziale prima e dopo il resistore: di conseguenza, all'uscita appare un'alta concentrazione. La corrente che va al carico aumenta fino ad un certo valore controllato dalla RS. La corrente aumenta a seconda del valore di induttanza e del valore di tensione.

Assemblaggio dei componenti del driver

I componenti di reggiatura del microcircuito PT 4115 vengono selezionati tenendo conto delle istruzioni del produttore. Un condensatore a bassa impedenza (condensatore ESR basso) dovrebbe essere utilizzato per CIN, poiché l'uso di altri analoghi influenzerà negativamente l'efficienza del driver. Se il dispositivo è alimentato da un blocco con una corrente stabilizzata, è necessario un condensatore con una capacità di 4,7 μF o più all'ingresso. Si consiglia di posizionarlo accanto al microcircuito. Se la corrente è alternata, sarà necessario introdurre un condensatore al tantalio a stato solido con una capacità di almeno 100 μF.

Un induttore da 68 μH deve essere installato nel circuito di commutazione per LED da 3 W. Dovrebbe essere posizionato il più vicino possibile al terminale SW. Puoi creare una bobina da solo. Ciò richiederà un anello da un computer guasto e un filo di avvolgimento (PEL-0,35). Il diodo FR 103 può essere utilizzato come diodo D.I suoi parametri: capacità 15 pF, tempo di ripristino 150 ns, temperatura da -65 a 150 ° C. Può gestire impulsi di corrente fino a 30 A.

Il valore minimo del resistore RS nel circuito del driver LED è 0,082 ohm, la corrente è 1,2 A. Per calcolare il resistore, è necessario utilizzare la corrente richiesta per il LED. Di seguito la formula per calcolare:

RS = 0,1 / l,

dove I è la corrente nominale della sorgente LED.

Il valore di RS nel circuito del driver LED è 0,13 Ohm, rispettivamente, il valore corrente è 780 mA. Se non è possibile trovare un tale resistore, è possibile utilizzare diversi componenti a bassa resistenza, utilizzando la formula della resistenza per il collegamento in parallelo e in serie nel calcolo.

Layout driver LED fai da te da 10 Watt

Puoi assemblare tu stesso un driver per un LED ad alta potenza, utilizzando schede elettroniche di lampade fluorescenti guaste. Molto spesso, le lampade si bruciano in tali lampade. La scheda elettronica rimane funzionale, il che consente di utilizzare i suoi componenti per alimentatori, driver e altri dispositivi fatti in casa. Per lavoro, potresti aver bisogno di transistor, condensatori, diodi, induttori (induttanze).

La lampada difettosa deve essere accuratamente smontata con un cacciavite. Per realizzare un driver per un LED da 10W, è necessario utilizzare una lampada fluorescente da 20W. Ciò è necessario affinché lo starter possa sopportare il carico con un margine. Per una lampada più potente, è necessario selezionare la scheda appropriata o sostituire lo starter stesso con un analogo con un nucleo grande. Per sorgenti LED di potenza inferiore è possibile regolare il numero di giri di avvolgimento.

Inoltre, oltre alle spire primarie dell'avvolgimento, è necessario realizzare 20 spire di filo e, utilizzando un saldatore, collegare questo avvolgimento con un ponte a diodi raddrizzatore. Successivamente, è necessario applicare la tensione dalla rete 220V e misurare la tensione di uscita sul raddrizzatore. Il suo valore era di 9,7 V. La sorgente LED attraverso l'amperometro consuma 0,83 A. Il valore nominale di questo LED è 900 mA, tuttavia, il minor consumo di corrente aumenterà la sua risorsa. L'assemblaggio del ponte a diodi viene effettuato mediante montaggio superficiale.

La nuova scheda e il ponte a diodi possono essere posizionati su un supporto di una vecchia lampada da tavolo. Pertanto, il driver LED può essere assemblato indipendentemente dai componenti radio disponibili dai dispositivi guasti.

A causa del fatto che i LED sono piuttosto esigenti per gli alimentatori, è necessario selezionare correttamente un driver per loro. Se il convertitore è selezionato correttamente, puoi essere certo che i parametri delle sorgenti LED non si deterioreranno e che i LED serviranno per il periodo previsto.